O Triângulo do Fogo
As condições necessárias para a ocorrência da combustão podem ser descritas de forma muito simples através do triângulo do fogo. Para haver combustão é necessária a presença simultânea dos intervenientes dos três lados do triângulo, que são o comburente, o combustível e a energia. A energia que é fornecida ao sistema – energia de activação – pode vir em forma de calor, de chama, de uma faísca, etc., mas não se equipara à libertada durante a combustão.
Mecanismo geral de Reacção
No processo global do fogo na vegetação existem vários aspectos que importa considerar para produzir o esboço do mecanismo geral da reacção:
- O combustível tem que sofrer transformações, à frente da e na própria zona de reacção, para que possa arder;
- O combustão é fisicamente heterogénea, podendo ocorrer com chama e/ou sem chama;
- A zona de reacção não é confinada e algumas das substâncias químicas envolvidas na combustão podem escapar desta zona em vários estágios de transformação.
Numa combustão com chama, a zona da chama é especialmente importante, por ser o local do fogo onde a actividade química é mais intensa e complexa.
Na combustão não se dá uma transição directa dos reagentes para os produtos, havendo antes uma passagem por uma série de produtos intermédios. Aquilo que normalmente se descreve com uma equação global de reacções de combustão corresponde, na realidade, a um conjunto de reacções elementares sequenciais, uma reacção em cadeia em que se distinguem princípio, meio e fim.
Nestas reacções em cadeia a ignição é um processo iniciador, a propagação um processo de ramificação e a extinção em processo terminal.
No início de processo, uma molécula estável fragmenta-se devido ao calor, originando-se dois ou mais radicais. Por exemplo:
C3H8 --> C2H5 + CH3
A molécula de propano (C3H8) origina dois radicais muito instáveis, que interagem com outras moléculas, tornando-se centros de cadeias envolvidas em novas reacções, um processo em cascata que leva à ocorrência de uma sequência de ramificações.
Uma das reacções mais significativas da propagação envolve o hidrogénio atómico (H) e o oxigénio molecular, com a produção de oxigénio atómico (O) e um radical de hidroxilo (OH), extremamente activos:
H + O2 --> O + OH
A propagação é garantida porque cada reacção mantém ou multiplica o número de produtos disponíveis para reacções subsequentes, numa sequência de processos, sendo a zona de chama a mais importante para a sua ocorrência.
A reacção em cadeia termina com a inversão do processo, quando os centros das cadeias se combinam com moléculas estáveis, conduzindo à extinção.
Verifica-se no exemplo seguinte a recombinação de dois radicais, frequentemente em presença de uma terceira molécula:
H + OH + N2 --> H2O + N2
Um átomo de hidrogénio recombinou-se com um radical OH, produzindo uma molécula de água, na presença de uma molécula de N2, que absorveu parte da energia libertada na recombinação.
Estes processos ocorrem em locais distintos da zona de combustão: a iniciação das cadeias ocorre à frente da zona de chama; as ramificações correspondentes à propagação do fogo acontecem no interior da chama e o fim da formação das cadeias dá-se na retaguarda da zona de chama, resultando na sua extinção.